超高速レーザー技術の進歩により、高精度レーザー技術が継続的に発展し、徐々にガラス加工分野に浸透しています。
近年、レーザー加工は新たな製造技術として様々な産業に浸透しています。従来のマーキングや彫刻から、大型金属の切断や溶接、そして高精度材料の微細切断まで、その加工能力は極めて多岐にわたります。応用分野が飛躍的に進歩するにつれ、様々な材料への加工能力も飛躍的に向上しています。一言で言えば、レーザー応用の可能性は非常に大きいと言えるでしょう。
ガラス素材の伝統的なカッティング
本日は、ガラス材料へのレーザー加工についてお話します。ガラスドア、ガラス窓、ガラス製品など、様々なガラス製品を目にしたことのある方は多いと思います。ガラス製品は広く普及しているため、ガラスの加工需要は非常に高くなっています。ガラスへのレーザー加工は、主に切断と穴あけです。ガラスは非常に脆いため、加工時には特別な注意が必要です。
従来のガラス切断は手作業で行われ、カッティングナイフの刃先にはダイヤモンドが使用されていることが多いです。定規を頼りにナイフで線を引いた後、両手で切り裂きます。しかし、切断面は非常に粗く、研磨が必要になります。この手作業は1～6mmの厚さのガラスの切断にのみ適しています。より厚いガラスを切断する必要がある場合は、切断前にガラスの表面に灯油を塗布する必要があります。
この一見時代遅れの方法は、実際には多くの場所で、特にガラス加工サービス業者において最も一般的なガラス切断方法です。しかし、平面ガラスの曲線切断や中央の穴あけ加工となると、この手作業での切断は非常に困難です。さらに、切断精度も保証できません。
ウォータージェット切断はガラス加工においても非常に多くの用途があります。高圧水ジェットから噴出される水を用いて高精度な切断を実現します。さらに、ウォータージェットは自動化されているため、ガラスの中央に穴を開けたり、曲線切断を行ったりすることも可能です。しかし、ウォータージェット加工には依然として簡単な研磨が必要です。
ガラス材料のレーザー切断
近年、レーザー加工技術は急速な発展を遂げています。超高速レーザー技術の飛躍的な進歩により、高精度レーザー技術は継続的に発展し、ガラス加工分野にも徐々に浸透しています。原理的に、ガラスは金属よりも赤外線レーザーの吸収率が高いです。また、ガラスは熱伝導率が低いため、ガラスの切断に必要なレーザー出力は金属の切断よりもはるかに低くなります。ガラス切断に使用される超高速レーザーは、当初のナノ秒UVレーザーからピコ秒UVレーザー、さらにはフェムト秒UVレーザーへと進化を遂げています。超高速レーザー装置の価格は劇的に低下しており、市場の潜在的可能性は大きくなっていることを示しています。
さらに、このアプリケーションは、スマートフォンのカメラスライドやタッチスクリーンなど、ハイエンド市場への進出を目指しています。大手スマートフォンメーカーは、これらのガラス部品の切断にレーザー切断を基本的に採用しています。スマートフォンの需要増加に伴い、レーザー切断の需要も確実に増加するでしょう。
これまで、ガラスのレーザー切断は3mmの厚さまでしか対応できませんでした。しかし、ここ2年間で大きな進歩がありました。現在では、一部のメーカーは6mm厚のガラスをレーザー切断でき、中には10mm厚に達するメーカーもあります。レーザー切断ガラスは、汚染がなく、切断面が滑らかで、高効率、高精度、ある程度の自動化が可能で、後研磨が不要といった利点があります。将来的には、レーザー切断技術は自動車用ガラス、ナビゲーター用ガラス、建築用ガラスなどにも応用される可能性があります。
レーザー切断はガラスを切断するだけでなく、溶接も可能です。ご存知の通り、ガラスの接合は非常に困難です。過去2年間で、ドイツと中国の研究機関がガラスのレーザー溶接技術の開発に成功し、ガラス業界におけるレーザーの応用範囲が拡大しました。
ガラス切断に特化したレーザーチラー
超高速レーザーを用いてガラス材料、特に電子機器に使用されるガラス材料を切断するには、レーザー装置に高い精度と信頼性が求められます。つまり、同様に精度と信頼性に優れたレーザー水冷却装置が必須なのです。
S&A CWUPシリーズレーザー水冷装置は、フェムト秒レーザー、ピコ秒レーザー、UVレーザーなどの超高速レーザーの冷却に適しています。これらの循環水冷装置は、±0.1℃の精度を実現し、国内レーザー冷凍業界をリードしています。
CWUPシリーズの循環式水チラーはコンパクトな設計で、コンピューターとの通信が可能です。発売以来、ユーザーの間で非常に好評を博しています。これらのレーザー水チラーについては、 https://www.teyuchiller.com/ultrafast-laser-uv-laser-chiller_c3をご覧ください。
